基于SWH-CDIO模式的《精密模具数控加工技术》课程改革——以浙江水利水电专科学校为例

黄 勇，丁明明，蔡丹云

(浙江水利水电专科学校，浙江 杭州 310018)

1 课程特点、现状和存在问题

《精密模具数控加工技术》是一门实践性和操作性很强的课程，更是本校重点专业模具设计与制造的核心课程，课时达100学时，与此相关的数控加工实训5周，模具制造实训8周，因此，《精密模具数控加工技术》课程教学的成与败对模具专业人才培养关系重大.

模具设计与制造专业的数控加工课程传统教学模式有很多弊端.

1.1 在教学内容方面

(1)数控加工课程与模具专业其它课程相对孤立，教学内容的选取主要面向数控专业，与模具专业知识没有紧密联系，教材上的例题、习题与实训内容与所学的模具设计与制造内容也没有关联.因此，学生学完了数控加工课程并不能加工模具零件.

(2)虽然有些学校进行模具数控加工课程的改革，如把零散的模具零件加工引入教学内容，透过学习模具零件的加工来学习数控技术，但是，因为模具零件零散，没有形成一套模具，因此，即便学生会加工单个模具零件，也无法加工出一套模具.

(3)数控加工实训内容也与模具没有紧密联系，在该课程相关的数控实训中没有引入模具零件作为工作任务，因此也无法训练学生加工模具.

1.2 在教学方法方面

(1)传统教学模式的数控加工课程教学理论和实践分离的，有的课程教学甚至以数控加工指令的介绍来组织教学，强调数控指令的应用，缺乏应用数控指令来解决实际问题的能力培养.

(2)传统教学模式以讲授式为主，学生被动地接受，没有组织学生对项目任务进行思考与探讨，学生的学习兴趣没有被激发出来，学生分析问题解决问题的能力没有得到训练与开发，学生的个性发展、团队合作能力等均没有得到训练与发展.

1.3 在教学评价方面

传统教学评价方法仍然以理论考试为主，对于实践性很强的模具数控加工技术实在不合理，学生懂理论却未必掌握模具的数控加工方法，没有评估到学生应用数控加工知识解决模具加工的实际问题.

1.4 在教学目标方面

传统的工程教育仍然重在教会学生做事，极其忽略教会学生做人，教会学生在做事中学做人，在做人中学做事.尤其对学生的职业道德、职业素质缺乏足够的重视与实践，同时，对于最基本的做人道德的培养——诚信、勤劳、合作、谦虚在工程教育中没有引起重视.

事实证明，传统教学模式存在很多不足，教学效果也不理想.如果在教学中仍按传统的教学方法按章节讲授，势必降低的课程的完整性、实践性，也缺乏趣味性，这不但难以培养学生学习兴趣与激情，使得教学双方都陷入困境，而且，学生不知道如何在真实的工程实际情境中灵活地使用知识和运用技巧.这样的教与学是很难适应职业岗位要求的.

2 改革理念及主要内容

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的“构思—设计—实施—操作”.它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程.CDIO的来源是“构思”，“设计”，“实施”，“运行”的英文单词“Conceive”、“Design”、“Implement”、“Operate”的缩写.其中，“构思”主要包含对顾客需求进行分析，对技术、企业战略和规章制度的设计，对发展理念、技术程序及商业计划的制订;“设计”主要包括对工程进行计划、对图纸进行设计以及对实施方案进行设计等;“实施”则是将设计方案转化为实际产品的过程，它包括了制造、解码、测试以及设计方案等的确认;“运行”则主要是通过对投入实施的产品进行评估的一个过程，它包括:对系统的修订、改进和淘汰等［1］.

近几年来，浙江水利水电专科学校以教化、存史、熏陶、怡情、传播等为目标，将水文化(SWH)教育纳入了学校日常教学体系中，研究提出了中国特色水教育的内涵，构建了相关的知识体系.浙江历史长河中蕴含丰富的水文化资源，如八千多年前的跨湖桥文化和其后的河姆渡文化、马家浜文化开始，大禹治水、钱王射潮，贺循凿西兴运河，白居易、苏轼筑白堤、苏堤，茅以升设计建设钱塘江大桥，将这些历史典故的水文化内涵挖掘出来，如“海纳百川”的宽广胸怀、“水滴石穿”的坚韧不拔、“水乳交融”的亲密合作、“清者自清”的道德追求，并将其融入到工程教育中.这一创新教育模式强调做人与做事结合，做人通过做事来体现，做事依靠做人来保证，在培养过程中注重人文精神的熏陶，使培养出的工程师具备良好的职业道德、诚实正直、富有责任感的以水育人、以文化人的SWH-CDIO的全人发展培养框架，把学生陪养成单位的好员工、社会的好公民、家庭的好成员，祝福成全和谐社会.

本文拟基于SWH-CDIO的教育理念，以《精密模具数控加工技术》课程为改革对象，借助真实的工作任务(即项目)为载体，按照完整的工作过程进行教学的组织和实施，并注重课堂教学、实践教学和考核模式的相应变革.

3 改革具体实践方案

3.1 构思——以职业能力与素养需求为主线，定位课程目标

作为专业课程，必须与职业建立紧密的关系，才能满足企业对人才的要求.《精密模具数控加工技术》要依据所面向的模具行业职业标准和能力要求进行开发和设计，把模具制造类职业标准和能力要求转化成课程目标.精密模具数控加工技术学习领域是经模具制造工作过程分析，由模具制造体系中的职业“行动领域”导出的，致力于开发学生的模具制造职业行动能力.精密模具数控加工技术学习情境作为学习领域的具体化，应紧密围绕学习领域课程的学习目标、内容及总学时，进行具体化的分解和设计，进而形成该课程每一个学习情境的明确的能力目标、内容要求和学时限制.课程目标要以模具制造类职业行动能力来描述，以职业能力与素养分析为基础，面向模具制造整个工作过程，把模具制造需要的技能、知识、素质有机地整合到一起［2］.

《精密模具数控加工技术》课程的功能是培养学生能够熟练地使用数控设备进行模具加工制造，以提高模具制造的效率和精度，适应模具行业发展的能力.根据职业岗位能力分析确定的课程目标见表1.

表1 《精密模具数控加工技术》课程目标

3.2 设计——以典型工作任务为线索，进行学习内容的选择和序化

(1)以模具制造的典型工作任务为课程内容

《精密模具数控加工技术》课程内容的选择主要从企业岗位的职业能力需求、学生的需要及其个性需求、课程的软硬件资源配置、师资队伍现状、学生将来就业环境等几个制约因素来考虑，见图1.在内容选择分析的过程中使用任务调查法与工程锻炼法，通过对学生、一线工人、技术专家、行业专家几个层面的调查，笔者深入模具企业进行半年以上的工作锻炼，结合相关的专业技能考工如模具制造工、数控车床操作工、数控铣床操作工的国家标准及学校的教学条件(4台数控铣床、6台数控车床、1台线切割机、1台电火花成型机)，在确定典型工作任务的基础上，确定模具制造工作任务中涉及的实践知识和理论知识，剔除学生已具备的知识或重复的内容，最后确定学习内容，根据学习内容，创设五个学习情境，见图 2.［3］

(2)以工作过程序化学习内容

由于职业教育的根本任务是把学生顺利地导向工作体系，因而工作体系的结构应当成为课程内容序列结构的基本依据.因此在内容安排上是以工作过程为主线，将学科体系中的单一课程解构，并将相关知识点融入工作任务，清楚地显示出学习领域课程中的内容与企业工作过程阶段的相互对应性，并分级细化工作过程，在各个层级的工作过程中载入理论知识与工作技能的教学.

精密模具数控加工的工作过程见图3.

(3)创设与职业岗位相适应的课程子情境

遵循学生的认知规律和职业成长规律，按照一级学习情境逐层递进，二级学习子情境相互平行的关系，将该学习领域课程划分为五个一级学习情境，即精密模具铣削加工、精密模具车削加工、精密模具线切割加工、精密模具电火花成型加工、精密模具CAM技术等.具体学习情境的设计见表2.每一个学习情境下设的二级子情境间为平行关系，按照模具零件的加工工艺顺序排列.整个学习领域课程选择一套完整的典型复合模具作为载体，每个情境都按照分析零件图纸→编制加工工艺→程序编制→质量检验的完整工作过程，把公差、材料、数控编程、数控加工等相关知识融入到整个教学过程中.［5］

图3 精密模具数控加工的工作过程

表2 《精密模具数控加工技术》学习子情境

3.3 实施——水文化环境下的教堂设计与实施

(1)将水文化始终贯穿工程教育

为培养学生的职业素养等软实力，将水文化始终贯穿《精密模具数控加工技术》教学过程中.首先，在该专业开设水文化课程，将水文化的内涵与外延详细介绍给学生，并强调水文化在工程实践中的启示和作用;其次，将水文化的精练标语与挂图布置于教学环境中;然后，以水文化溶入到课程教学中，培养学生的职业素养和人文素养，如“水滴石穿”的坚韧不拨精神，鼓励学生精于专业学生，勤于钻研先进模具制造技术，又如“海纳百川”的包容精神，鼓励学生在小组讨论中包容同学的缺点和脾气等;最后，在课程考核中，也将水文化素养纳入考核内容，比如，将学生在小组中的表现是否合乎水文化精神进行考核.

(2)项目化课堂设计

依据CDIO工程教育理念，《精密模具数控加工技术》课程打破纯讲述的教学方式，形成以职业能力与素养为目标，学习情境中自我构建的行动过程为学习过程，以企业真实项目化方式进行任务实施的“教学做”一体的新型教学模式.在项目化教学设计中，既考虑“工作化项目”的典型性，即设计的项目要有在模具制造中普遍应用的含义，又能有效地促进学生职业能力发展，达到本课程目标的含义，同时还要兼顾学生毕业后可持续发展的需求［5］.

(3)小组式教学实施

《精密模具数控加工技术》课程的实施过程是理实一体的.在单项技能训练阶段，教学实施主要是在校内先进制造技术生产性实训车间、CAD/CAM机房、模具产学合作中心进行.教学活动中，首先通过视频、实物、仿真软件让学生获得与教学相关的工作环境感性认识，激发学生的学习兴趣，进而获得与工作岗位和工作过程相关的专业知识和技能.

在教学过程中，学生5～6个人一组，分别担任生产主管、数控工艺员、数控编程员、数控操作员、质量检验员，进行分工协作(每完成一个件的加工，小组成员即更换角色).通过分组学习拓展学生的创造性思维空间和实践空间，培养学生团队协作精神、合作和交流能力，并有意识地将企业的优秀文化融入到人才培养中来，提升学生的职业修养.在综合项目训练阶段，教学设计按照实际生产中模具加工的工作过程对课程内容进行序化，尽量做到企业化实训.随着项目难度的增加，安排一部分学生进入企业承接真实产品项目.深入企业的学生按企业员工进行管理，然后在企业技术人员的指导下，进行机床操作、加工制作零件，让学生切身感受企业文化和企业氛围，期间重点培养学生的产品质量意识、安全意识和职业操守.

3.4 运行－教学评估与改进

SWH-CDIO《精密模具数控加工技术》课程改革的难点和特别需要注意的地方.

(1)如何调动学习不积极学生参与课程学习的积极性.众所周知，以往教学基本上是以老师向全体学生教授为主，考核基本上以学生个人考核为主，当进行小组化教学后必然带来小组化考核，这样的结果就是有部分学生就会作“东郭先生”，心想“反正有学生成绩优秀的同学努力就一定能完成任务”，所以在小组教学开展过程中推动每个人参与教学，并在考核中得到体现是课程改革成功与否的关键之一.

(2)如何推动小组进行探讨与研究.学生在没有知识背景的情况下无从探讨，因此，在探讨之前，老师需要详细讲授完成任务必备的知识前提.并且在小组开展过程中，老师应当提供咨询和帮助［6］.

4 特色与创新

(1)本课程改革引入SWH-CDIO的工程教育理念，将水文化贯穿整个工程教育过程，不仅强调培养工程师的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力，也强调人文精神的熏陶，使培养出的工程师具备良好的职业道德、诚实正直、富有责任感.

(2)应用 CDIO的“构思”，“设计”，“实施”，“运行”的工程教育理论，以职业能力需求(一幅完整模具的制造)构思学习情境目标，以典型工作任务(模具的车削、铣削、电加工)等设计学习情境，并以工作过程贯穿每个学习情境，并根据工作岗位需求将每个学习情境分成若干学习子情境，进行项目化课堂教学与小组式学习，最后通过学生与老师的相互评估来改进优化课程教学.

［1］EDWAD F.CRAWLEY，JOHAN MALMQVIST，et al.Rethinking Engineering Education:The CDIO Aproach［M］.New York:springer，2007:1 － 5.

［2］张艳丽.工程教育新理念CDIO对数控专业教育模式改革的几点启示［J］.中国现代教育装备，2010(15):164－166.

［3］王德山.高职院校精品课程《模具数控加工》教学设计［J］.职业技术教育，2011，32(5):21 －22..

［4］谢 暴，杜兰萍，刘艳华.校企合作模式下基于工作过程的学习情境设计——以《模具数控加工技术》课程为例［J］.职业技术教育，2011，32(2):63 －65.

［5］韩士萍，张志刚.数控机床编程与操作课程CDIO教学模式探讨［J］.黄山学院学报，2011，13(3):118 －120.

［6］郭晓梅，丁明明，方守湖.应用CDIO模式改革精密塑料成型工艺与模具设计课程教学的探索［J］.浙江水利水电专科学校学报，2011，23(3):81 －84.